Master d'informatique 1ère année Réseaux et protocoles Couche physique Bureau S3-354 Mailto:Jean.Saquet@unicaen.fr http://saquet.users.greyc.fr/m1/rezopro
Supports de communication Quelques exemples : liaison série point à point liaison parallèle bus SCSI bus Ethernet bus USB... Chaque technologie nécessite un protocole de gestion particulier. 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 2
Parallèle / Série En série : une paire de fils, un bit représenté par un état du circuit. En parallèle : 8 bits (par ex.) transmis sur 8 fils, et retour commun, ou bien plusieurs ETATS d'un même circuit. Dans les Deux cas, une synchronisation est nécessaire. 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 3
Liaison série (1) Normalisée V24 (CCITT) ou RS232C But : liaison entre un ETTD et un ETCD (équipement terminal de traitement resp. commutation de données) (ou encore DTE : Data Terminal Equipment et DCE : Data Circuit Equipment) concerne : le format des prises les niveaux électriques la gestion du "handshake" La transmission entre les deux entités s'effectue bit après bit (donc en série) sur le même fil. D'autre fils de liaisons permettent de gérer le protocole (plusieurs variantes) 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 4
Liaison série (2) Circuits V24 (CCITT) ou RS232C, nos des broches Maître V24 RS232 25b 9b Retour commun 102 Ground GND 7 5 Station Emission 103 Transmitted data TD 2 2 Modem Réception 104 Received data RD 3 3 Station Demande pour émettre 105 Request to send RTS 4 7 Modem Prêt à émettre 106 Clear to send CTS 5 8 Station Connectez l'etcd 108/1-20 4 Station ETTD prêt 108/2 Data terminal ready DTR 20 4 Modem ETCD prêt 107 Data set ready DSR 6 6 Modem Signal ligne reçu 109 Data carrier detected DCD 8 1 Modem Indicateur d'appel 125 Ring Indicator RI 22 9 Fiche mâle côté ETTD (station), femelle côté ETCD (modem) 25 broches (DB25) ou 9 broches (DB9) 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 5
Prises DB25 ou DB9 Vue de la fiche mâle, de face (côté contacts), fiche à 2n+1 contacts (n = 12 ou n = 4) Fiche "Canon" 1 n+1 (13 ou 5) n+2 (14 ou 6) 2n+1 (25 ou 9) Dans la fiche DB25, les broches supplémentaires ont parfois été utilisées dans d'autres situations ( voie de retour, signaux de synchronisation,...) 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 6
Liaison série (3) Il existe plusieurs protocoles d'utilisation de la liaison série. Toutefois, il y a des principes généraux : GND est le retour commun de tous les circuits TD et RD sont respectivement les circuits de transmission et de réception de données de station à modem. Les données sont envoyées via ces circuits en série, en mode asynchrone, selon un format pouvant comporter des variantes (vitesse, nombre de bits utiles, bit de parité, bit(s) de stop). 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 7
Liaison série (4) Principe de la transmission série asynchrone : la durée d'un bit dépend de la vitesse OFF stop ON start Données (ex : 00101010 ) Start suivant,... 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 8
Liaison série (5) Utilisation des autres circuits : RTS et CTS étaient utilisés pour les liaisons "half-duplex" Peuvent être utilisés pour contrôle de flux. DTR et DSR sont utilisés dans les protocoles matériels de handshake (cf. plus loin et TD) Certains constructeurs utilisent des "variantes"... DCD est la détection de porteuse (du modem avec lequel notre modem est en communication) RI est l'indicateur de sonnerie du téléphone 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 9
Liaison série (6) Terminologie et niveaux électriques La V24/RS232 utilise des niveaux -12v / +12v, avec une assez large tolérance. Le -12 correspond à l'état ON ou ACTIF, le +12 à l'état OFF ou PASSIF. Certaines autres interfaces peuvent utiliser les niveaux TTL : 0v = PASSIF, 5v = ACTIF Ce sont les transitions entre les états ON et OFF qui demandent les changements d'états. 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 10
Protocoles de connexion Pour transmettre des données sur liaison série, il faut être certain de la connexion. Ceci implique l'utilisation du mode connecté et donc d'un protocole de connexion et de déconnexion, avec signalement des déconnexions intempestives. Les circuits de contrôle vont être utilisés pour cela, ainsi que pour le contrôle de flux (protocole matériel). Il existe également une version logicielle pour le contrôle de flux. 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 11
Protocoles de connexion (ex. 1) L'appelant forme le numéro de l'appelé L'appelé détecte la sonnerie, l'etcd ferme le 125 l'ettd appelé ferme le 108, l'etcd prend la ligne et envoie une porteuse. L'ETCD appelant détecte cette porteuse, ferme le 109, et envoie sa porteuse. L'ETCD appelé détecte la porteuse, ferme 109 et 107 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 12
Protocoles de connexion (ex. 2) En mode réponse automatique (mode 108/2) : L'ETTD susceptible d'être appelé ferme le 108, le modem acquitte par le 106, et prendra la ligne automatiquement lors d'un appel (l'indicateur 125 vers l'ettd ne sert plus) 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 13
Protocoles de déconnexion L'ETTD souhaitant se déconnecter ouvre le 108, l'etcd rompt la connexion après émission des données restantes. Sur perte de porteuse, un ETCD ouvre le 109 et signale ainsi ce fait à l'ettd 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 14
Modems (1) MODulateur DEModulateur But : transformer signaux binaires en fréquences audibles (ligne téléphonique) et inversement. La modulation peut être d'amplitude, de fréquence, de phase,... Rapidité de modulation en BAUDS Historique : Telex 50 Bauds puis modems 110, 300, 600, 1200, 2400 bauds Minitel : 1200 bauds et voie retour 75 bauds 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 15
Modems (2) Mod. de fréquence : porteuse fréqu. f, bit 0 ou 1 par déplacement de fréquence. Sur ligne téléphonique ancienne (fréquences de 300 à 3000 Hz en gros) : Si une seule modulation (p.e. fréquence ), maximum de 2400 bauds... Modems actuels : jusqu'à 56000 bits/sec Réalisé grâce à plusieurs modulations simultanées (transmission en parallèle!) 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 16
Modems (3) La rapidité sur ligne n'est pas tjs égale à celle de la jonction ETTD-ETCD. Les modems peuvent comprimer les données. => nécessité d'un contrôle de flux. Exemple : ETTD V24 ETCD ETCD V24 ETTD Ligne téléphonique modems : 28800 b/s 38400 bits/sec Contrôle de flux par RTS/CTS 38400 bits/sec Contrôle de flux par RTS/CTS 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 17
Modems (4) En fait, le téléphone (entre centraux) est numérique : échantillonnage du signal, transmission numérique, reconstitution du signal ETTD V24 ETCD Central : numérisation du signal binaire modulation Échantillonnage / numérisation Liaison (virtuelle) numérique inter-centraux 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 18
Liaison entre 2 ETTD Il faut un câble "null-modem". Le plus complet est le suivant (broches de la DB9) 5 5 2 2 3 3 7 7 8 8 4 4 6 6 1 1 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 19
Le Minitel (1) Terminal + modem + prise série écran modem bouclage B Prise série clavier Mode déconnecté 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 20
Le Minitel (2) Terminal + modem + prise série 1200 bauds écran Ligne tél. modem 75 bauds clavier Prise série Mode connecté 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 21
Interface parallèle (1) Aussi connue sous le nom d'"interface Centronics" (utilisée longtemps comme interface ordinateur imprimante et "normalisée" par Centronics) Les 8 données sont envoyées sur 8 fils en // Quelques signaux de contrôle sont nécessaires. Remplacée par le bus IEEE 1284. cf. TD 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 22
Interface parallèle (2) Signaux de contrôle : Strobe : validation des données (ord. --> impr.) Ack : acquittement des données (impr. --> ord) Busy : occupation (impr. --> ord) L'ordinateur présente les données puis monte strobe L'imprimante lit les données, monte busy, puis monte ack et descend busy et acq lorsque les données sont imprimées ou stockées dans le buffer 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 23
Ethernet - historique Origine : câble coaxial "épais" 10Mb/sec trous dans conducteur extérieur pour utilisation de prises "vampires" et câbles de "descente" résistance anti-rebond aux extrémités (bouchon) Câble de descente section 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 24
Ethernet - historique Câble coaxial "fin", beaucoup plus souple tjs 10 Mb/sec "tés" pour raccordement (BNC) résistance anti-rebond aux extrémités (bouchon) 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 25
Ethernet, sous-couche MAC Câblage moderne : paires torsadées et fiches RJ45. De 10Mb/sec à 1Gb/sec. Concentrateurs ou commutateurs pour raccorder les câbles individuels. Du point de vue logique : bus Conséquences : adressage nécessaire (cf. couche LLC - cours3) collisions possibles, nécessité d'en tenir compte 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 26
Ethernet, sous-couche MAC CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access, Collision Detect) Tout poste relié au bus : N'émet que si aucune émission n'est en cours Compare son émission et le bus (détection de collision) Si collision, stoppe l'émission et ré-essaye au bout d'un délai aléatoire 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 27
Concentrateurs et commutateurs Les concentrateurs (hubs) répètent tout message reçu sur tous leurs ports (sauf le récepteur). Les commutateurs ne le répètent que vers le port permettant d'atteindre le destinataire (sauf message de diffusion, ou table des adresses Mac pas à jour) 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 28
Ethernet - évolutions Mode Full-Duplex en paire torsadée : Possibilité d'émettre et recevoir en même temps La détection de collision devient inutile Chaque machine, ou commutateur, n'envoie qu'un message à la fois sur chaque port. Conséquence : le réseau local peut être très étendu. 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 29
Autres supports Bus USB (Universal Serial Bus) Réseaux locaux sans fil : Wifi WiMax Bluetooth Réseau électrique comme support... 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 30
Résumé supports Liaisons point à point (serie, parallèle) moins utilisés Liaisons multipoints, de type bus (filaire ou sans fil) plus modernes : possibilités de plusieurs appareils dans le même réseau : Bus dont l'ordinateur est maître (USB) Plusieurs ordinateurs peuvent se partager plusieurs périphériques (Ethernet, WiFi,...) 09/11/12 M1 Info Réseaux et protocoles Page 31